光散乱現象解析に基づく生体医用・物理化学・環境計測法の開発
メンバー： 岩井俊昭
分野： 電気電子工学、応用物理学、人間医工学
所属： 工学研究院
キーワード： 光散乱、多重散乱、Mie散乱、一般化Lorentz-Mie理論、動的光散乱、OCT、環境微粒子、光放射圧、光ピンセット、低コヒーレンス動的光散乱法
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研究概要
可視光や近赤外光を測定したい物質や生体組織に照射すると、光散乱現象が発生します。特に、ヒトの組織や濃厚な溶液では、それらの内部で光が何度も散乱されるため、複雑な多重散乱となります。このような光散乱現象の解析を基礎にして、生体組織、濃厚溶液の粒質、環境微粒子の計測法とシステムを研究しています。具体的には、可視光を用いて高精度にヒト皮膚や生体組織の断層撮像を行うシステム、マイクロ微粒子を自由に移動・配列させる光ピンセットシステム、濃厚な溶液中のナノ粒子の粒径分布を計測するシステム、液体と固体や液体と気体など異なる相の境界近傍のブラウン運動する微粒子の動態を解析するシステム、静脈血管の変化を実時間で映像化する拡散光トポグラフィ法、ならびに花粉やPM2.5粒子の環境微粒子カウンターを開発しています。
主要論文・参考事項
1) “Direct observation of submicron Brownian particles at a solid-liquid interface by extremely short coherence dynamic light scattering,” T. Watarai and T. Iwai, Appl. Phys. Express, 7 (2014) 10.7567/APEX.7.032502.
2) “Spectroscopic study on appearances of make-up skins using a visible RGB-LED OCT,” T. Tsugita, R. Kimura, and T. Iwai, Skin.Res. Technol. 20 (2014) 10.1111/srt.12130.
3)「光多重散乱現象解析」，岩井俊昭，光散乱の基礎と応用（講談社サイエンティフィック，東京，2014），第3章pp.109-134.
4) “Polarization analysis of light scattered by pollen grains of Cryptomeria japonica,” T. Iwai, Jpn. J. Appl. Phys. 52 (2013) 10.7567/JJAP.52.062404.
5) ”On-demand holographic optical tweezers,” J. Yamamoto and T. Iwai, Optical Nano and Micro Actuator Technology G. K. Knopf and Y. Otani (ed.) (CRC Press, Baca Raton, 2013) Chap.11, pp.333-345.
6) “Highly controllable optical tweezers using dynamic electronic holograms,” J. Yamamoto and T. Iwai, Curr. Pharm. Biotech., 13 (2012) 2655.
お問い合わせ先
東京農工大学・先端産学連携研究推進センター
urac[at]ml.tuat.ac.jp（[at]を@に変換してください）
Researches on analysis of light scattering phenomena and their applications to optical measurement systems in biomedical, physicochemical, and environmental research fields
Research members： Dr. Toshiaki Iwai
Research fields： Electrical and electronic engineering, Applied physics, Biomedical engineering
Departments： Institute of Engineering
Keywords： light scattering, multiple scattering, Mie scattering generalized Lorentz-Mie theory, dynamic light scattering, optical coherence tomography, environmental particle, radiation pressure, optical tweezers, low-coherence dynamic light scattering
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Summary
Light scattering phenomena occur when objects to be measured are under illumination of light. Since the light propagating through a biological tissue or a dense suspension of particles is scattered many times, the multiple scattering becomes dominant. Based on analysis of such the multiple-scattering phenomena, the measurement systems have been studied in our laboratory to perform tomographic imaging of skin and biological tissues by optical coherence tomography; to manipulate and arrange nanoparticles or living cells by holographic optical tweezers; to characterize micro- and nano-particles in the dense media and Brownian dynamics in the area close to the interface between different phases by low-coherence dynamic light scattering; to image blood-vessel dynamics by diffusing light topography; and to develop optical counters for pollens and environmental particles.
Reference articles and patents
1) “Direct observation of submicron Brownian particles at a solid-liquid interface by extremely short coherence dynamic light scattering,” T. Watarai and T. Iwai, Appl. Phys. Express, 7 (2014) 10.7567/APEX.7.032502.
2) “Spectroscopic study on appearances of make-up skins using a visible RGB-LED OCT,” T. Tsugita, R. Kimura, and T. Iwai, Skin.Res. Technol. 20 (2014) 10.1111/srt.12130.
3)「光多重散乱現象解析」，岩井俊昭，光散乱の基礎と応用（講談社サイエンティフィック，東京，2014），第3章pp.109-134.
4) “Polarization analysis of light scattered by pollen grains of Cryptomeria japonica,” T. Iwai, Jpn. J. Appl. Phys. 52 (2013) 10.7567/JJAP.52.062404.
5) ”On-demand holographic optical tweezers,” J. Yamamoto and T. Iwai, Optical Nano and Micro Actuator Technology G. K. Knopf and Y. Otani (ed.) (CRC Press, Baca Raton, 2013) Chap.11, pp.333-345.
6) “Highly controllable optical tweezers using dynamic electronic holograms,” J. Yamamoto and T. Iwai, Curr. Pharm. Biotech., 13 (2012) 2655.
Contact
University Research Administration Center(URAC),
Tokyo University of Agriculture andTechnology
urac[at]ml.tuat.ac.jp
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